基于冗余度触发机制的多智能体系统可靠协调控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61703148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In practical applications, the faulty components in some agents may result in the system performance deterioration, or may even lead to global cooperation failure of the multi-agent networks. Also, it is noted that the continuous communications between agents and their neighbors can increase waste of communication resources. To achieve the objective of cooperative fault-control and communication resource conservation, this project studies the reliable coordination control problem for multi-agent systems via topology-redundancy-triggered scheme. Both of the time-varying network disconnections and subsystem faults in agent networks are considered. Firstly, consider the case that the system states are all available and the communication networks satisfy the strong redundancy condition. Based on the distributed adaptive control technique, the topological redundancy property is used to design triggering condition and cooperative fault-tolerant control scheme. In addition, by introducing the multiple model adaptive control technique and "hard switching approaches", the design problem of reliable cooperative controller and event-trigger scheme for multi-agent systems subject to time-varying weak redundancy topology will be investigated. Furthermore, if the system states are unavailable, the dynamic output feedback reliable controller design approach via event-trigger rules will be further studied. Finally, the proposed reliable coordination control methods will be implemented on the relevant networked-robots simulation platforms to evaluate the effectiveness. This research plays an important role in the development of distributed control theory for multi-agent systems.
在多智能体系统实际工作中,子系统发生元器件故障和网络通讯故障不仅会影响子系统性能而且会导致全局协调目标的丧失。同时,智能体单元之间的连续通讯会造成网络资源浪费。本项目旨在针对不同故障模态下的多智能体系统,综合考虑通讯故障下时变网络拓扑的结构特征与子系统的故障特性,研究基于事件触发机制的可靠协调控制方法,保证系统完成容错协同目标,改善网络性能,并节约网络资源。首先,考虑时变网络强冗余的情形,拟利用拓扑冗余度信息结合分布式自适应技术,给出事件触发条件及协调容错控制设计方法。在此基础上,进一步研究时变网络弱冗余条件下的可靠协调控制问题,拟借鉴多模型自适应控制的思想,设计带有“硬切换”补偿机制的事件触发可靠协调控制方案。然后,针对状态信息部分可测的多智能体系统,研究不同故障模态下的事件触发输出协调容错控制问题。最后,将提出的控制方法应用到多遥感机器人网络仿真系统,由此提高本项目研究的实际意义。

结项摘要

本项目将复杂多智能体系统作为研究对象,针对复杂通讯网络限制下(如通讯故障、间歇传输、切换网络、传输时滞等)深入研究了分布式自适应驱动协同控制方法。首先,研究了一类非线性多智能体在通讯受限情况下的自适应一致性控制问题,考虑在切换拓扑条件下,通信存在间歇性通讯受限时提出了自适应神经网络协同控制算法,解决了非线性多智能体系统协同控制问题;其次,针对含有信息通讯时滞的耦合调控网络系统,基于非奇异M矩阵和非线性模型转换方法,给出了分布式耦合系统状态观测器设计方法和全局同步的分析条件;同时,针对通讯受限网络中的时滞现象,利用Lypunov矩阵方法并结合偏微分方程理论,给出了不确定系统指数稳定的充分必要条件,并设计了镇定控制器;在此基础上,研究了在非对称网络通讯环境中出现通讯中断(攻击)故障多智能体系统的自适应协调跟踪控制问题。利用子系统之间的信息交换设计分布式参考模型观测器,从而克服非对称拓扑结构矩阵与跟随智能体系统控制增益设计无法直接解耦的难点。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
Necessary conditions of exponential stability for a class of linear uncertain systems with a single constant delay
一类单常时滞线性不确定系统指数稳定的必要条件
  • DOI:
    10.1016/j.jfranklin.2019.02.005
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of the Franklin Institute
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Xian;Liu Xinxiao;Wang Yantao;Wang Xin
  • 通讯作者:
    Wang Xin
Guaranteed Cost Control for a Class of Nonlinear Discrete Time-Delay Systems
一类非线性离散时滞系统的保证成本控制
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2939231
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhang Lanhui;Xue Yu;Wang Xin;Zhang Xian
  • 通讯作者:
    Zhang Xian
Sensor attack reconstruction for mobile robots via a switching Kalman fusion mechanism
通过切换卡尔曼融合机制进行移动机器人的传感器攻击重建
  • DOI:
    10.1007/s11071-020-05905-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Jun-Wei Zhu;Qi Wang;Wen-An Zhang;Li Yu;Xin Wang
  • 通讯作者:
    Xin Wang
Stability Analysis for Discrete-Time Markovian Jump Systems With Time-Varying Delay: A Homogeneous Polynomial Approach
时变时滞离散时间马尔可夫跳跃系统的稳定性分析:齐次多项式方法
  • DOI:
    10.1109/access.2017.2775606
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Li Xin;Zhang Xian;Wang Xin
  • 通讯作者:
    Wang Xin
Further studies on robust H-infinity control for a class of Takagi-Sugeno fuzzy time-delay systems with application to continuously stirred tank reactor problems
一类 Takagi-Sugeno 模糊时滞系统鲁棒 H 无穷大控制的进一步研究及其应用于连续搅拌釜反应器问题
  • DOI:
    10.1177/0959651818774983
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Systems and Control Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Xin;Ding Shuang;Zhang Xian;Fan Xiaofei
  • 通讯作者:
    Fan Xiaofei

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其他文献

金属圆柱壳谐振陀螺的静电激励方法研究
  • DOI:
    10.19306/j.cnki.2095-8110.2018.01.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    导航定位与授时
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王鑫;潘瑶;曲天良;樊振方;许光明
  • 通讯作者:
    许光明
降海鲑渗透生理及入海窗口期的研究进展
  • DOI:
    10.16441/j.cnki.hdxb.20180349
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国海洋大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周演根;杨静雯;熊莹槐;王芳;王鑫;董双林
  • 通讯作者:
    董双林
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  • DOI:
    10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.038
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械强度
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈洪月;李永红;毛君;张瑜;王鑫
  • 通讯作者:
    王鑫
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用于变系数 Lenells-Fokas 方程的高阶 Peregrine 梳和 Peregrine 墙
  • DOI:
    10.1016/j.spmi.2016.12.045
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Superlattices and Microstructures
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    王鑫;王雷;孙文荣;齐凤华
  • 通讯作者:
    齐凤华
非真空方法制备太阳能吸收涂层的研究进展
  • DOI:
    10.19289/j.1004-227x.2017.03.001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电镀与涂饰
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙耀明;陈寿;张玲;涂建国;周祎;江俊灵;王鑫;李明雨;马宁
  • 通讯作者:
    马宁

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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